Stopnie utlenienia: zadania z rozwiązaniami

Stopnie utlenienia to taka księgowość elektronów: umowna, bo fizycznie nie istnieją, ale bez niej nie ruszysz żadnego redoksu. Cała sztuka to rozbić cząsteczkę na jony w brudnopisie i dopilnować, żeby ładunki się zgadzały. Zero wkuwania regułek, o które kruszy się tyle kopii w szkole. Bierzemy cztery prawdziwe zadania, część z rozwiązaniem na filmie. Lecimy.

Metoda jest jedna, a nie dziesięć wyjątków

Rozbijasz związek na jony (nieważne, czy naprawdę dysocjuje, robimy to na brudno) i pilnujesz jednej rzeczy: suma ładunków musi się zgadzać. Dla obojętnej cząsteczki wychodzi zero, dla jonu wychodzi jego ładunek. O tym, kto jest plusem, a kto minusem, rozstrzyga elektroujemność: pierwiastek bardziej elektroujemny bierze minus. I tyle, tablicę z elektroujemnością masz na maturze pod ręką.

Zadanie 1przypisz stopnie

Przypisz stopnie utlenienia pierwiastkom w związkach i jonach: Ca3P2, KMnO4, Na2Cr2O7, H5IO6, NH4+, CO32−.

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

Ca3P2. Fosfor ma większą elektroujemność niż wapń, więc to on siedzi na minusie. Wapń +II, fosfor −III, bo 3·(+2) + 2·(−3) = 0.

KMnO4. Potas +I, tlen −II. Zostaje mangan: (+1) + Mn + 4·(−2) = 0, stąd Mn = +VII.

Na2Cr2O7. Sód +I, tlen −II. 2·(+1) + 2·Cr + 7·(−2) = 0, czyli 2Cr = 12, więc chrom = +VI.

H5IO6. Wodór +I, tlen −II. 5·(+1) + I + 6·(−2) = 0, stąd jod = +VII.

NH4+. Wodór +I, a cały jon ma ładunek +1: N + 4·(+1) = +1, więc azot = −III.

CO32−. Tlen −II, jon ma ładunek −2: C + 3·(−2) = −2, stąd węgiel = +IV.

Ca(+II), P(−III) | K(+I), Mn(+VII), O(−II) | Na(+I), Cr(+VI), O(−II) | H(+I), I(+VII), O(−II) | N(−III), H(+I) | C(+IV), O(−II)
Zadanie 2uszeregowanie

Uszereguj podane tlenki azotu od najniższego do najwyższego stopnia utlenienia azotu: NO, N2O, N2O5, N2O3, NO2.

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

W każdym tlenku tlen ma −II, więc azot dobieramy tak, żeby wyszło zero. Licząc po kolei:

N2O: +I    NO: +II    N2O3: +III    NO2: +IV    N2O5: +V
N2O < NO < N2O3 < NO2 < N2O5
Zadanie 3ligand obojętny

Ludwig Mond zauważył, że tlenek węgla reaguje z niklem, tworząc lotny związek zgodnie z równaniem Ni + 4CO ⟶ Ni(CO)4. Podaj stopień utlenienia niklu w tym związku.

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

Ligandem jest tu obojętna cząsteczka CO, która nie wnosi żadnego ładunku. Skoro cały karbonylek Ni(CO)4 jest obojętny, a cztery ligandy CO dają razem zero, to na nikiel również przypada zero.

Stopień utlenienia niklu wynosi 0
Zadanie 4detektyw: produkty

Fosfor czerwony roztwarza się w zasadach. Potraktowanie P4 wodnym roztworem wodorotlenku sodu prowadzi do powstania diwodorofosforanu(x) sodu oraz związku fosforu z wodorem, w którym fosfor jest na najniższym możliwym stopniu utlenienia. Różnica stopni utlenienia fosforu w obu produktach wynosi cztery. Zapisz równanie reakcji, podaj wartość x oraz nazwy obu produktów.

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

Związek fosforu z wodorem, w którym fosfor jest najniżej jak się da, to fosforowodór PH3, gdzie fosfor ma −III. Skoro różnica wynosi cztery, to w drugim produkcie fosfor ma −3 + 4 = +I. Sól kwasu fosforowego(I) to diwodorofosforan(I) sodu NaH2PO2, czyli x = 1.

Zbilansowane równanie:

P4 + 3NaOH + 3H2O ⟶ 3NaH2PO2 + PH3

Sprawdzam: po lewej 4 P, 3 Na, 6 O, 9 H, po prawej 4 P (3 + 1), 3 Na, 6 O, 9 H (6 + 3). Zgadza się.

x = 1, produkty to diwodorofosforan(I) sodu NaH2PO2 oraz fosforowodór PH3

To fundament pod całą chemię redoks

Stopnie utlenienia są umowne, ale punkty za nie na maturze jak najbardziej realne.

Gdy raz złapiesz metodę z elektroujemnością, redoksy przestają straszyć. W kursie masz to poukładane od zera: teoria po ludzku, filmy i zestaw zadań z pełnymi rozwiązaniami. Krok po kroku, aż po maturę.

To wycinek z lekcji o stopniach utlenienia. W kursie jest tego więcej: rozpoznawanie reakcji redoks, maksymalne i minimalne stopnie utlenienia z konfiguracji oraz pełen zestaw zadań maturalnych z tego działu.

Chcesz ogarnąć chemię na spokojnie?

Rozkładam maturę z chemii na czynniki pierwsze, krok po kroku

Cała teoria i zadania wytłumaczone po ludzku, z filmami do wielu z nich, tak żeby chemia w końcu miała sens. Zobacz kurs maturalny, albo zacznij od darmowego kursu i sprawdź, jak tłumaczę, zanim cokolwiek wydasz.

Darmowy kurs dostajesz na swoje konto. Bez spamu.